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路桥科技185试论桥隧连接工程中隧道洞门施工技术分析张立明（汉巴南城际铁路有限责任公司，四川 巴中 636600）摘要：桥隧连接工程是高速公路建设的重要部分，而隧道洞门又是桥隧连接工程的施工重点，其施工技术与施工质量将直接决定了高速公路最终的建设质量。
本文首先概述了桥隧连接工程的特点，继而分析了隧道洞门施工技术的应用。
关键词：桥隧连接工程；隧道洞门；施工技术；应用高速公路是我国的基础建设工程，与社会发展、人类生活密切相关。
作为高速公路施工的重点项目，隧道连接工程通常是在十分复杂的环境下施工，而且施工周期长，施工难度大，对施工技术的要求较高。
洞门选址是桥隧连接工程施工的第一步，遵循因地制宜的原则，根据隧道所处环境合理选择施工技术。
1 桥隧连接工程的施工特点概述 1.1 综合性 在桥隧连接工程的施工中，涉及的工程结构有三种类型，分别是桥梁、路基、隧道。
三者既要单独施工，又要协调各自的施工进度，不断的调整施工方案，保证施工效率与质量。
可以说，桥隧连接工程是一个施工—调整—再施工的过程，因为桥梁、路基和隧道各有其施工特点，虽然施工前已经综合考虑了三者的施工进度，正式施工过程中，还要根据具体情况单独安排工期。
1.2 干扰性 桥隧连接工程的施工环境比较狭窄，需要同时满足隧道与桥梁的施工要求，并且实现隧道、桥梁的同步开工，施工过程中，两项工程同时进行，难免会相互干扰，一定程度的影响施工的整体安排。
1.3 后续性 尽管桥隧连接工程在施工设计、施工过程阶段已经充分考虑到各种主客观因素的影响，但真正投入运营时仍然会不可避免的出现病害，且病害具有后续性特点。
比如桥墩桥台、路面、隧道围岩的地质沉降不一致，以至于桥隧连接路段的路面铺设不平整，车辆行驶过程中容易出现跳车问题，给行车安全埋下隐患；又如：排水设施不通畅，导致隧道、洞门和连接段严重积水,十分不利于车辆行驶。
2 隧道洞门的施工技术 2.1 选址 天然形成的山体各有其特点，每座山体所处的地形、地质条件不同，承载力也有很大差异。
![隧道洞门与洞门结构[行业严选]](https://img.taocdn.com/s1/m/f0cec69b0740be1e640e9a6c.png)
3-1-11 洞门工程1．前言1.1 常见洞门类型一般公路及铁路隧道，根据地形、地质，结合二次衬砌类型、使用功能及景观要求选择洞门类型，常见的有：环框式洞门、端墙式洞门、翼墙式洞门、台阶式洞门、柱式洞门、耳墙式洞门和削竹式洞门（公路隧道比较常见）。
1.2 各类洞门的适用条件及特点（1）环框式洞门：适用于洞口为Ⅰ级及以下围岩，岩层坚硬、完整，不易风化，开挖后边仰坡极为稳定。
（2）端墙式洞门：适用于洞口为Ⅰ～Ⅲ级围岩，线路与地形等高线基本正交，边坡、仰坡坡度为1：0.3～1：0.5。
（3）翼墙式洞门：适用于洞口为Ⅲ～Ⅳ级围岩，洞口为路堑槽，边坡、仰坡坡度为1：0.75～1：1.5，抗滑、抗倾覆性能较好。
（4）台阶式洞门：适用于洞口为Ⅲ～Ⅴ级围岩，边坡、仰坡坡度为1：0.5～1：1.25，可减少靠山侧仰坡开挖高度，一般与偏压二次衬砌配合使用。
（5）柱式洞门：适用于洞口为Ⅲ～Ⅳ级围岩，边坡、仰坡坡度为1：0.5～1：0.75，位于风景区或城镇的隧道，或洞口受地形条件限制，无法布置翼墙式洞门。
（6）耳墙式洞门：适用于洞口为Ⅲ～Ⅵ级围岩，边坡、仰坡坡度为1：0.75～1：1.5，具有翼墙式特点，并能拦截仰坡径流及风化剥落体。
（7）削竹式洞门：适用于公路隧道洞口比较平缓且浅埋地段或明洞段相对较长，常为配合景观设计。
2．洞门施工工艺2.1 工艺流程洞口段二次衬砌或明洞段结构施工→洞门施工准备→洞门基础开挖→洞门基础圬工→洞门墙圬工→洞门镶面装饰→洞门范围回填→其它排水、绿化、景观配套施工→清理场地。
2.2 洞口段二次衬砌或明洞段结构施工洞口无明洞设计的，洞口段的二次衬砌施工完毕是洞门施工的前提；洞口有明洞设计，则靠洞口明洞段结构施工完毕是洞门施工的前提。
洞口段二次衬砌与洞内相连的拱墙段同时浇注，连成整体；若为接长明洞，则应按设计要求采取加强连接措施，确保与已成型的拱墙连接良好。
2.3 洞门施工2.3.1洞门基础施工洞门基础施工与一般挡护工程一样，按先测量放样，再进行基础的开挖，，检测地基承载力。
隧道设计中洞门选型及刷坡步骤要点1.洞口环框当洞口石质坚硬稳定（Ⅰ～Ⅱ级围墙），且地势陡峻无排水要求时，可仅修建洞口环框，以起到加固洞口和减少洞口雨后滴水的作用。
2.端墙式（一字式）洞门端墙式洞门适用于地形开阔、石质较稳定（Ⅱ～Ⅲ级围岩）的地区，由端墙和洞门顶和排水沟组成。
端墙的作用是抵抗山体纵向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其稳定。
洞门顶排水沟用来将仰坡流下来的地表水汇集后排走。
3.翼墙式（八字墙）洞门当洞门地质较差（Ⅳ级及以上围岩），山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙。
翼墙在正面起到抵抗山体纵向推力，增加洞门的抗滑及抗倾覆能力的作用。
两侧面保护路堑边坡，起挡土墙的作用。
翼墙顶面与仰坡的延长面相一致，其上设置水沟，将洞门顶水沟汇集的地表水引至路堑测沟内排走。
4.柱式洞门当地势陡峭（Ⅳ级围岩），仰坡有下滑的可能性，又受地质或地形条件的限制，不能设置翼墙时，可在端墙中设置2个（或4个）断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性。
5.台阶式洞门当洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧边仰坡较高时，为了提高靠山侧仰坡起坡点，减少仰坡高度，将端墙顶部改为逐渐升高的台阶形式，以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡开挖数量，也能起到美化洞门的作用。
6斜交式洞门当隧道洞口线路与地面等高线斜交时，为了缩短隧道长度，减少挖方数量，可采用平行等高线与线性成斜交的洞口。
7.喇叭口式洞口高速铁路隧道，为减缓高速列车的空气动力学效应，对单线隧道，一般设喇叭口洞口缓冲段，同时兼做隧道洞门。
刷坡要点隧道洞门立面图一般有三道高程线：1为洞口位置地面高程；2为洞口位置往后1m（挡墙位置）；3为洞口位置往后2m（洞顶水沟底中心处地面高程）。
画开挖线时一般由四点控制：1、4两点为挡墙处起坡点，由洞门立面图量取；2点为刷坡最高点，由同心圆确定，见下面说明；3点由洞门纵剖面图量取；边坡5、6两点一般按主观画。
2点（刷坡最高点）确定方法同心圆半径为平距，当刷坡为1:1时，圆半径为1m时，与高程对应关系为升高1m；一般刷坡高度不超过15m，以内轨顶点向下1m为路基顶面，为刷坡高度，（路基顶向上77cm为内轨顶，内轨顶向下1.54m为路面标高）。
隧道洞门结构类型,适用范围及特点隧道洞门结构类型，适用范围及特点如下：
１．环框式洞门。
适用于洞口岩层坚硬、整体性好，节理不发育，且不宜风化，路堑开挖后仰坡极为稳定，并且没有较大的排水要求的地区。
其特点是不承载，能加固洞口，减少雨后洞口滴水，对洞口有简单的装饰作用。
２．端墙式洞门。
适用于地形开阔、石质较稳定（Ⅱ～Ⅲ级围岩）的地区。
其特点是由端墙和洞门顶排水沟组成，能有效抵抗山体纵向推力。
３．翼墙式洞门。
适用于洞口地质较差（Ⅳ级及以上围岩），山体纵向推力较大，以及需要开挖路堑的地区。
其特点是在端墙式洞门以外，增加单侧或双侧的翼墙，增加洞门的抗滑动和抗倾覆能力。
４．柱式洞门。
适用于地形较陡（Ⅳ级围岩），仰坡有下滑的可能性，又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙的地区，以及城市附近、风景区或长大隧道的洞口。
其特点是在端墙。
隧道中的环框式洞门应用分析
引言：我国是一个多山国家，75%左右的国土是山地或重丘，过去几十年中，越来越多的公路镶嵌于祖国的大地之上，建国初期，由于技术的落后及资金的局限，公路的普遍做法是盘山绕行或切坡深挖。
伴随着我国社会经济快速发展的需要，近年来我国交通事业得以迅猛发展，公路隧道作为公路工程的重要组成部分，也得以快速的发展。
洞门是隧道的咽喉，也是隧道的重要装饰点。
洞门造型不但要融自然环境于一体，还要体现显出时代风貌，和地方人文景观，体现出地区的文化特点，同时也消减了进出隧道时的黑洞效应及白洞效应，确保行车安全。
1、隧道的种类
隧道洞门型式多样，分类也多样不一，根据已建成的隧道，主要有以下几种：（1）环框式洞门。
将衬砌略伸出洞外，增大其厚度，形成洞口环框，适用于洞口石质坚硬、地形陡峻而无排水要求的场合。
（2）端墙式洞门。
适用于地形开阔、地层基本稳定的洞口；其作用在于支护洞口仰坡，并将仰坡水流汇集排出。
（3）翼墙式洞门。
在端墙的侧面加设翼墙而成，用以支撑端墙和保护路堑边坡的稳定，适用于地质条件较差的洞口；翼墙顶面和仰坡的延长面一致，其上设置水沟，将仰坡和洞顶汇集的地表水排入路堑边沟内。
（4）此外，当地形较陡，地质条件较差，且设置翼墙式洞门又受地形条件限制时，可在端墙中设置柱墩，以增加端墙的稳定性，这种洞门称为柱式洞门。
它比较美观，适用于城郊、风景区或长大隧道的洞口。
（5）在傍山地区，为了降低仰坡的开挖高度，减少土石方开挖量，可将端墙顶部作成与地表坡度相适应的台阶状，称为台阶式洞门。
2、工程概况
枣林隧道为分离式的四车道高速公路隧道，隧道进口位于枣林镇青滩坡村，出口位于巴州镇玉堂村，到达隧道进口需要跨过巴河（临渔江路），然后走一段1.5m宽左右的土路，方可到达隧道进口，施工时候需要修建一段施工便道方可到达，进口地势较陡；出口无较为便利的道路可以达到，施工中需要修建一条施工便道，出口上方有一条冲沟，设计中需要做好防排水设计。
左线隧道起讫桩号：ZK4+473～ZK6+930，全长2457m；隧道平面线型进口为直线，出口为圆曲线，曲线半径R=940m；縱面线型进口在竖曲线上，全线位于+2.196%的单向坡上。
右线隧道起迄桩号K4+468～K6+937，全长2469m，隧道平面线型进口为直线，出口为圆曲线，曲线半径R=900m；纵面线型进口在竖曲线上，进口位于+2.9%的纵坡上，洞身和出口均位于+2.29%的纵坡上。
根据隧道洞口地形地质条件，隧道进口采用环框式洞门，出口采用削竹式洞门。
设置2处车行横通道，3处人行横通道；左右线各设置2处紧急停车带；隧道进出口各设置了1处联络通道。
3、进口洞口位置的确定以及洞门型式选择
洞口的位置选择应该符合以下条件：（1）洞口的边坡及仰坡必须保证稳定。
（2）洞口的位置应设置于山坡稳定、地质条件较好处。
（3）位于悬崖陡壁下的洞口，不宜切削原山坡，应避免在不稳定的悬崖陡壁下进洞。
（4）跨沟或沿沟进洞时，应考虑水文情况，结合防排水工程，充分比选后确定。
（5）漫坡地段的洞口位置，应结合洞外路堑地质、弃渣、排水及施工等因素综合分析确定。
（6）洞口设计应考虑与附近的地面建筑及地下埋设物的相互影响，必要时采取措施。
本隧道洞口位置结合路线总体以及洞口地质地形综合确定。
隧道进口下方为巴河次级支流，枣林中桥跨河之后，接枣林隧道。
隧道进口地势陡峭，跨河之后10～20m坡地之后即为陡峭岩壁，结合本工程的具体情况，为了保证隧道运营之后的安全，根据隧道洞口地形地质条件，隧道进口采用环框式洞门。
洞口段临时开挖边、仰坡采用锚喷防护，隧道明洞顶、回填面以上永久边坡及仰坡防护采用方格网植草或植爬壁藤绿化防护。
在隧道洞口施工过程中应注意从上到下，边开挖边防护，严禁放大炮，以防对边坡的深层产生松动破坏。
4、洞门设计
对于洞口的设计，我国有关规范并未明确的规定，在设计过程中常把洞口和洞门看作一体。
日本的高等级公路设计规范中指出：设计洞口工作包括洞门、洞口段以及道路前后部分区间的设计，并分别对洞门、洞口及连接段做出了规定。
而在我国公路隧道实际设计的过程中，已按照地质、地形条件，将洞门和洞口分开设计，中间采用开窗或者封闭明洞、廊式棚洞、棚架相连接，共同组成洞口设计。
4.1 隧道进口洞门型选择
枣林隧道位于Ⅵ度地震区，为了控制隧道边仰坡开挖高度，隧道进口洞门型式采用环框式洞门，洞口段地质较差，对仰坡采取锚、注、喷措施主动加固坡体，增大岩体C、φ值，减小主动土压力。
枣林隧道进口采用的环框式洞门，属于明洞式洞门，采用的荷载结构法计算，洞门计算时，除计入结构自重、拱部及侧边墙的回填土压力、拱部上方车辆荷载及其引起的土压力等荷载外，还应计入高陡边坡落石冲击力及基础不均匀沉降等作用。
明洞衬砌应按破损阶段计算钢筋混凝土构件的截面强度，按不同荷载组合，采用不同的强度安全系数，强度安全系数应符合《公路隧道设计细则》（JTG/TD70-2010）表12.3.2。
根据《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）、《公路隧道设计细则》（JTG/TD70-2010）及计算确定明洞式洞门配筋，且满足承载要求。
4.2 连接段的处理及问题
洞口连接段一般伴有挖方出现，形成一侧有边坡甚至是高边坡，或者浅路堑。
连接段的结构型式，常用的有：明洞、开窗的拱棚、各种形式的棚廊、格架棚等。
高边坡下的连接段，为防止碎落体对结构物造成损伤，应在结构物顶部回填2～3 m厚的土层。
在设计连接段时，碰到的问题是边坡施工方法。
当前，多按路基施工方法开挖土石方，再作棚洞后回填。
此法存在边坡治理问题，边坡较高时，治理难度大，费用高，失去隧道延长的意义和目的。
能否参照隧道施工方法，边开挖棚洞范围内的土石方，边对岩体作衬砌支护和加固，不开挖或少开挖边坡。
5、结语
我国公路隧道建设虽然起步较晚，但近些年尤其是改革开放以来所取得的成绩可以说是举世瞩目的。
随着国家对基础设施投资力度的不断加大，隧道工程建设数量伴随着高等级公路的飞速发展而大规模增长。
本文主要探讨了环框式洞门在枣林隧道中的应用，验证了工程设计的可行性。
今后还需要重视隧道工程设计，不断研究和探索新的设计方法，为我国公路隧道建设提供不竭动力。
参考文献：
[1]陈华中，朱勇骏. 特殊地质公路隧道设计的要点分析[J].中国新技术新产品，2011，13：103.
[2]史代涛，唐言志，潘维霖. 目前我国公路隧道设计过程中存在的主要问题[J]. 科技信息，2006，05：49.。
